海上退役拆除吊装：重量、切割与载荷释放

拆除吊装比安装吊装面临更多不确定性：陈旧的重量记录、老化的结构，以及切割分离过程中不断转移的载荷。本文说明规范要求、计算结果，以及升沉补偿器或缓冲器能发挥作用的环节。

作者： Norwegian Dynamics 工程团队 · 2026年四月 · 2026年九月更新 · 阅读约14分钟

Blender 渲染图：一座从海床回收的腐蚀水下结构正被落放到船旁的运输驳船上；旧框架上装有新吊点和卸扣。

内容提要

OSPAR 的 2023 年清单列出东北大西洋 1,948 座油气设施，其中 1,144 座为水下结构：1,385 座在运营，277 座已关闭或正在拆除，171 座已退役。仅英国海域，预计就有 173 项资产会在 2026 至 2031 年间停止生产。
拆除重量比安装重量更难确定。对于称重误差在 ±3 % 以内的物体，裕量系数为 1.0 或 1.03；对于估算重量，系数在 1.05 至 1.2 之间，具体取决于所依据的文件及重量的确定方式。
载荷释放必须单独校核。如果起重机只承担部分重量时最后一道支撑突然脱离，其余重量会立即转移到吊钩，吊索具张力随之超出新的静载荷：无阻尼时，超出量最高可与转移的载荷相当。若负载仍压在切割面上，则会一直留在那里，直到起重机将其吊离。
升沉补偿器或缓冲器改变的是动力响应，而非重量。它能减轻起吊离位时的冲击载荷和落放到驳船时的冲击；缓冲器还能在其行程范围内限制无法避免的释放冲击。静重和吊点仍须得到验证。

安装吊装面对的是新结构，具有称重或计算得出的重量、专门设计的吊点和既定的作业顺序。拆除吊装面对的则是结构服役数十年后的现状：改造、海生物附着、积水和腐蚀，而且记录可能不全。随后还须切割分离，使载荷从原结构转移至起重机。

为什么拆除吊装比安装吊装更难

项目	安装	拆除
重量	根据制造记录称重或计算	记录重量，加上数十年来的改造、海生物附着、积水和沉积物
结构	新建结构，已按安装工况校核	老化结构，需查明腐蚀和疲劳，并按拆除载荷路径校核杆件及连接
吊点	为本次吊装设计并验证	重新评估，或设计并焊接新吊点
记录	现行设计及吊装文件	找回并核查记录；通过检验和分析补足缺失信息
作业顺序	在驳船上切除海运固定件，再将负载吊离支撑	从承载它的结构中切割分离，通常起重机已承担部分重量

退役拆除的规模

OSPAR 的 2023 年东北大西洋清单统计了 1,948 座油气设施，其中 1,144 座是水下结构。其中 1,385 座在运营，277 座已关闭或正在拆除，171 座已退役，另有 10 座依据 OSPAR 全部拆除规则的豁免规定留在原位。

英国北海转型管理局 2026 年八月更新的数据表明，剩余退役拆除计划的费用为 £43.4 十亿英镑（按 2025 年价格计算），其中约 £21 十亿英镑将在 2032 年前发生。该机构预计 173 项资产将在 2026 至 2031 年间停产，并统计拆除了 10 座上部组块和 8 座下部结构（2025 年）。其基准数据表明，超过 3,000 t 的大型导管架和上部组块拆除费用随全球重吊船需求上升。在挪威大陆架，Offshore Norge 于 2026 年二月发布的展望涵盖 31 项计划在 2025 至 2034 年间退役的资产，其中 21 项计划在该期间停产，预计须拆除约 190,500 t 上部组块和 107,500 t 导管架。

上部组块有三种拆除方式，也可组合使用：拆成小件，在海上切割后装箱运输；按安装顺序逆向作业，由重吊船逐模块拆除；或将整个上部组块一次吊走。最大的单次吊装船可吊运重达 60,000 t 的上部组块。每种方式涉及不同吊装，每次吊装又各有重量、切割顺序和载荷转移过程。

重量：规范有何要求

吊装设计采用重量乘以裕量系数，重量越不确定，系数越大。已公布的系数取决于重量的确定方式：

重量确定方式	裕量系数	来源
已称重，记录的误差在 ±3 % 以内	不超过 1.03	DNV-OS-H102 （2012），第3节 C103
估算，未称重	至少 1.1	DNV-OS-H102 （2012），第3节 C106
最终称重重量	至少 1.03	GL Noble Denton 0027/ND（Rev 9，2010），5.2
估算，ISO 19901-5 重量控制 A 类	至少 1.05	GL Noble Denton 0027/ND，5.2
估算，B 类或 C 类	至少 1.10	GL Noble Denton 0027/ND，5.2
拆除：从误差在 ±3 % 以内的称重重量，到缺少安装重量记录的设备，或根据勘测估算的海生物附着重量	最低值从 1.0 到 1.2	DNV-RP-H102 (2004), 表 2-3

DNV-ST-N001 于 2016 年取代了这些文件（现行版本为 2023 年十二月版，吊装规定见第 16 节），而 DNV-RP-N102 取代了拆除作业指南。项目应采用合同指定版本中的系数；旧文件说明了系数如何随证据而变化。

对于拆除作业，DNV 指南列出了服役期间增加的重量来源：设备与结构改造、新增管道和电缆、混凝土填充、进水杆件及舱罐残留物。海生物附着应依据勘测确定，并作为永久载荷处理。指南建议尽可能称重，同时提醒，仅采用保守的系数往往不够：还须校核极端重心位置、最低可能重量及最高可行浮力。水下结构内的积水在出水时可能显著增加吊钩载荷，预先开孔是应对方法之一。从黏土海床吊起无裙板结构时，脱离海床所需的附加力至少应等于其水中重量；参见水下回收.

已发布的收尾报告显示，上部组块重量与预期较为接近，而运抵拆解场的海生物附着量远低于估算值。一项 23,500 t 上部组块于 2017 年一次吊走，其实际重量与吊装时记录的重量相差不到 0.25 %，比退役计划中的估算值低约 600 t（不足 3 %）。对北海三座大型导管架，海生物附着量曾估为导管架重量的 6 至 10 %；但拆解场实际收到的量少得多，因为附着物会在切割和吊运时脱落，并在途中干燥。吊装规划应依据估算量，而不是最终抵达码头的量。

切割分离：载荷释放

DNV 的拆除指南要求在吊装前确认切割已完成，有时须采用两种独立方法；对于完全切断后可能失稳的结构，应保留部分未切断连接或另行固定。其吊装标准针对起吊离位前切除海运固定件的情况，要求切割后不得留下竖向约束，并要求起重机操作员能实时读取载荷，以便发现仍有连接时停止起吊。拆除指南还要求起重机载荷监测精度优于 ±5 %，并制定超载读数应急程序。拆除分析考虑的工况之一是切割不彻底产生的随机反力。

动力响应取决于最后一道支撑如何脱离（图 1）。若在起重机已连接的情况下进行最后一道切割，起重机会预加载，其余重量由支撑承担。如果该支撑随即突然脱离（例如悬挂或悬臂杆件、受拉连接，或负载可能从切割面滑落或掉落），剩余重量会骤然转移到吊钩，而吊索具张力会超出新的静载荷；无阻尼时，超出量最高可与转移的载荷相当。

图 1. 最后一道切割是否使载荷转移至吊钩，取决于最后一道支撑如何脱离。若负载压在切割面上，就会留在原位；若支撑脱离，其承担的重量便立即转移至吊钩。示意图不按比例绘制；第 3 幅中的装置串联悬挂，顺序为钢丝绳、上卸扣、缓冲器、下卸扣、吊索。

在阻尼为 5 % 的简单模型中，若起重机预加载到实际重量的 90 %（例如重量估计低了 10 %），吊钩载荷短时达到约 109 %；若预加载到 70 %，则达到约 126 %（图 2）。仍压在切割面上的负载不会掉落，而是留在原位，直到起重机将其吊离；此时的载荷转移属于下文所述的起吊离位。串联于吊索中的缓冲器则在设定力附近产生行程，前提是设定力高于可信的最大重量，且装置仍有剩余行程。

图 2. 简单模型中最后一道支撑突然脱离时，吊钩载荷的变化：原由支撑承担的重量转移到吊钩，使吊索具张力超出静载荷。预加载至实际重量的 90 % 时，吊钩短时承受 109 %；预加载至 70 % 时，承受 126 %。理想缓冲器设为 110 % 时，产生约 0.08 m 行程，避免载荷继续超过设定值。吊索具与起重机的固有周期为 1 s，阻尼为 5 %；吊臂端点保持静止。

因此，若最后一道切割在承载状态下进行，应在证据允许的范围内使预载荷尽量接近实际重量，但不得高于可信的最低重量，否则切断时负载会向上跳起；释放峰值必须纳入起重机和吊索具的校核。许多拆除作业则提前完成切割，由负载自重、切割面摩擦力和临时约束保持其位置，使释放发生在起吊离位时。2017 年的一次整体吊装就是如此：支腿在数月前已切断。船舶先承担了 23,500 t 上部组块的几乎全部重量，排压载过程历时约 1.5 小时；随后通过一次持续 15 秒的快速起升，使其与切断的支腿之间形成 1.5 m 净空。这与快速起吊的思路相同：释放前先承接载荷，释放后迅速拉开距离。

从结构上起吊离位，落放到驳船上

起重船从固定平台或驳船上起吊时，被吊结构与吊臂端点的运动并不相同。 DNV-RP-N103 将这种起吊离位视为冲击载荷工况：冲击速度等于起升速度加上物体与吊臂端点之间的相对竖向速度，冲击力随起升系统刚度的平方根增大。起吊离位后，随着驳船升沉，负载可能再次碰到驳船甲板；吊臂端点下降时，也可能碰到平台。落放至驳船时，甲板可能向上迎向负载，因此接触速度等于下降速度加上甲板上升速度。我们的转运吊装文章分析了这两种情况。

升沉补偿器或缓冲器适用的环节

需求	装置
限制无法排除的载荷释放或猛拉冲击	POLARIS （75 至 4,000 t）：一种缓冲器，在行程中使作用力保持在阀门设定值附近，并可复位用于下一次吊装
减轻起吊离位时的冲击及落放到驳船时的碰撞	RIGEL （55 至 1,000 t）或 CYGNUS （12.5 至 10,000 t）：串联使用的被动气弹簧，按本次吊装重量在甲板上充气
起吊离位后迅速离开结构或驳船	ANTARES （30 至 4,000 t）：自适应被动升沉补偿器，具备通过回缩快速拉开负载的快速起吊功能
将水下结构从海床中拔出	串联的被动装置通过行程吸收船舶升沉，使绞车能够缓慢、稳定地施加拉力；参见水下回收

这些装置均无法改变静重、验证吊点或完成切割。确定重量依据和载荷路径后，才能根据吊装模型选定装置规格。 CONSTELLATION 可分别模拟有无装置时的载荷释放、起吊离位和落放，并报告峰值载荷、已用行程及净空。

来源与假设

设施数量：按状态统计的 OSPAR《2023 年海上设施清单》开放数据集。OSPAR 网页和其 2025 年摘要因统计日期和范围不同，给出的总数也不同。
英国数据：北海转型管理局《2026 年英国大陆架退役拆除成本和绩效更新》（2026 年八月）。挪威数据：依据 Offshore Norge 的 2026 年二月退役展望幻灯片。
拆除方法：美国安全与环境执法局、英国退役计划及挪威主管机构均描述了相同的三种方法。60,000 t 的单次吊装能力来自船舶运营方的数据。
重量系数： DNV-OS-H102 （2012 年一月）、GL Noble Denton 0027/ND Rev 9（2010）、 DNV-RP-H102 （2004 年四月），均已被取代； DNV-ST-N001 （2023 年十二月）和 DNV-RP-N102 （2019 年，2021 年修订）为现行文件。关于重量、积水、切割、监测和土体的拆除指南： DNV-RP-H102；起吊离位前的切割： DNV-OS-H205 （2014 年四月）；冲击载荷和海床破土： DNV-RP-H103 （2011 年四月）4.7.5 和 6.4.2，现已由 DNV-RP-N103.
收尾数据：发布在 GOV.UK 上的英国退役拆除收尾报告（2019 年及以后），以及 2011 年一项关于北海导管架海生物附着的行业研究。
图 1 为不按比例绘制的示意图。图 2 是单自由度模型：模块通过吊索具悬挂于起重机，固有周期为 1 s，阻尼为 5 %；最后一道支撑瞬间移除，吊臂端点保持静止。无阻尼时，超出量等于转移的载荷；阻尼为 5 % 时，超出量是其 0.85 倍。峰值与周期无关，但出现时间和缓冲器行程与周期有关。缓冲器按理想模型处理：低于设定值时为刚体，产生行程时作用力恰好保持在设定值（此处约 0.08 m；约 0.3 m，周期为 2 s），模块停止后锁定。其设定值按实际重量确定；在真实吊装中，设定值必须高于可信的最大重量。真实装置在阀门开启时，作用力会略高于设定值：在 POLARIS 页面所述的桩体失控下滑工况中，装置下方的载荷峰值约为 19.3 MN，而设定值为 18.0 MN。真实的载荷释放取决于切割顺序、负载是否可能下落、结构本身的柔性、切割面摩擦力和船舶运动，须逐案建模。

常见问题

为什么退役拆除吊装比安装吊装风险更高？

经过数十年的改造、海生物附着和积水，重量更难确定；结构及吊点已老化；切割分离时载荷从结构转移至起重机，若一道支撑突然脱离，动态载荷可能超出静载荷。

拆除吊装应采用多大的重量裕量系数？

这取决于重量的确定方式，以及项目所遵循的文件。 DNV-OS-H102 （2012）对称重误差在 ±3 % 以内的物体规定不超过 1.03，对估算重量规定至少 1.1；DNV 于 2004 年发布的拆除指南规定的最低值介于 1.0 和 1.2 之间。现行的 DNV-ST-N001 和 DNV-RP-N102 已取代这两份文件。

拆除吊装前如何核实重量？

尽可能通过称重核实；否则依据建造和安装记录、运营方的改造记录，并通过勘测确定海生物附着量。还须校核极端重心位置、最低可能重量和最高可行浮力。

最后一道切割完成时，吊钩载荷会怎样变化？

如果最后一道支撑突然脱离，其原本承担的重量会转移至吊钩，吊索具张力超出新的静载荷；无阻尼时，超出量最高可与转移的载荷相当。在阻尼为 5 % 的简单单自由度模型中，起重机预加载到实际重量的 90 % 时，吊钩短时承受约 109 %；预加载到 70 % 时，承受约 126 %。仍压在切割面上的负载会保持原位，直到起重机将其吊离。若在承载状态下切割，应先使预载荷接近实际重量。

升沉补偿器和缓冲器在退役拆除中有何作用？

缓冲器可在其行程范围内，将载荷释放或猛拉冲击限制在设定值附近；被动升沉补偿器可减轻起吊离位时的冲击以及落放到驳船时的碰撞；快速起吊可在离位后迅速拉开负载。这些装置均无法改变静重或验证吊点。

拆除时能否重复使用原吊点？

只有在核实其状态和承载能力满足拆除工况后，才能重复使用。否则须设计并焊接新吊点，或另找载荷路径。